СЕРДЕЧНИК АНТЕННЫ И АНТЕННА Российский патент 2011 года по МПК H01Q7/08 H01F1/26 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к сердечнику антенны, получаемому путем формования специального магнитно-мягкого металлического порошка с использованием термореактивной смолы, а также к антенне, получаемой путем наматывания проводника вокруг такого сердечника антенны.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известен сердечник антенны, получаемый путем формования магнитно-мягкого металлического порошка с использованием смолы в качестве связующего с целью облегчения его механической обработки.

В Патентном документе 1 описан сердечник антенны, обладающий отличными магнитными характеристиками и состоящий из нанокристаллического магнитного порошка или тому подобного с использованием термопластичной смолы в качестве связующего. Однако поскольку сердечник антенны получают методом горячего прессования с использованием термопластичной смолы в качестве связующего, такой сердечник не извлекают из формы до его полного остывания. Соответственно при непрерывном производстве сердечников антенны затруднение заключается в том, что для охлаждения требуется время, что приводит к снижению производительности.

В Патентном документе 1 смола, используемая в качестве связующего, ограничивается термопластичной смолой, в то время как диапазон Tg термопластичной смолы, диапазон пропорции смешивания магнитного порошка и термопластичной смолы, а также давление прессования во время процедуры горячего прессования дополнительно ограничены. Целью всех упомянутых ограничений является улучшение магнитно-мягких характеристик магнитного порошка или предотвращение ухудшения магнитно-мягких характеристик в результате применения к магнитному порошку излишне высокого давления. Это означает, что в уровне техники при использовании термореактивной смолы в качестве связующего считается, что магнитно-мягкие характеристики магнитного порошка ухудшаются из-за усадочного напряжения смолы во время процесса отверждения. Соответственно для того, чтобы избежать такого ухудшения, используют термопластичную смолу, в то время как диапазон Tg термопластичной смолы, диапазон пропорции смешивания магнитного порошка и термопластичной смолы, а также давление прессования во время процедуры горячего прессования дополнительно ограничены.

В Патентном документе 2 описан сердечник антенны, обладающий высокой ударной вязкостью и состоящий из изолирующего магнитно-мягкого материала, содержащего различные порошки из магнитно-мягких металлов и различные органические добавки. Однако в Патентном документе 2 описано только использование “порошка сплава Fe-Al-Si” и “полиуретановой смолы в качестве органического связующего” и упомянуто, что “такой сердечник получают путем ламинирования листообразного материала для сердечников толщиной 1 мм, т.е. листов”, однако отсутствует подробное описание магнитно-мягкого металлического порошка и органического связующего. Поэтому соответствующие подробности о магнитно-мягком металлическом порошке и органическом связующем, используемом для сердечника антенны, неизвестны.

Патентный документ 1: публикация патента Японии № 2004-179270;

Патентный документ 2: публикация патента Японии № 2005-317674.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей настоящего изобретения является эффективное производство сердечника антенны, который имеет хорошие рабочие характеристики и может быть легко подвергнут механической обработке. В частности, другой задачей является разработка сердечника антенны, который может быть изготовлен непрерывным промышленным низкозатратным способом в течение короткого тактового времени при производстве сердечника антенны формованием магнитно-мягкого металлического порошка с использованием смолы в качестве связующего.

Следующей задачей является разработка сердечника антенны, пригодного для использования в антенне, не ухудшающей магнитно-мягкие характеристики даже при использовании в качестве связующего термореактивной смолы.

Для выполнения вышеупомянутых задач авторы настоящего изобретения провели обширные повторные исследования и в результате обнаружили, что магнитные характеристики магнитно-мягкого металлического порошка не ухудшаются в определённых условиях производства даже при использовании термореактивной смолы в качестве связующего. А именно они обнаружили, что ухудшение магнитно-мягких характеристик может быть предотвращено и производительность может быть увеличена путем сочетания специального магнитно-мягкого металлического порошка и термореактивной смолы. Соответственно настоящее изобретение позволяет наладить непрерывное производство сердечников антенны, имеющих практическую чувствительность, с хорошей эффективностью.

В частности, настоящее изобретение относится к сердечнику антенны, получаемому формованием магнитно-мягкого металлического порошка с использованием термореактивной смолы в качестве связующего, при этом магнитно-мягкий металлический порошок представляет собой аморфный магнитно-мягкий металлический порошок или содержащий нанокристаллы аморфный магнитно-мягкий металлический порошок, представленный ниже общей формулой (1), а используемая в качестве связующего смола представляет собой термореактивную смолу,

(Fe_1-x-yCo_xNi_y)_100-a-b-cSi_aB_bM_c (1),

где М представляет собой по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, включающей Nb, Mo, Zr, W, Ta, Hf, Ti, V, Cr, Mn, Y, Pd, Ru, Ga, Ge, C, P, Al, Cu, Au, Ag, Sn и Sb; каждый х и у представляет собой атомное соотношение, а каждый а, b и с представляет собой процентное атомное соотношение, удовлетворяющее следующим зависимостям: 0≤х≤1,0, 0≤у≤0,5, 0≤х+у≤1,0, 0≤а≤24, 1≤b≤30, 0≤c≤30 и 2≤a+b≤30.

Согласно настоящему изобретению предложен сердечник антенны, который обладает высокой механической обрабатываемостью и магнитными характеристиками и который может быть изготовлен непрерывным промышленным низкозатратным способом в течение короткого тактового времени. Антенна, полученная путем намотки проводника вокруг сердечника антенны, согласно настоящему изобретению имеет отличные рабочие характеристики и является дешевой.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Вышеупомянутые и другие задачи, признаки и преимущества станут очевидными из нижеследующего подробного описания предпочтительных вариантов осуществления данного изобретения в сочетании с сопровождающими чертежами.

Чертеж представляет собой изображение, иллюстрирующее связь между температурой и модулем упругости Е' (Па) сердечника антенны согласно настоящему изобретению.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Магнитно-мягкий металлический порошок, используемый в данном изобретении, представлен общей формулой (1):

(Fe_1-x-yCo_xNi_y)_100-a-b-cSi_aB_bM_c (1).

В данной формуле (1) М представляет собой по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, включающей Nb, Mo, Zr, W, Ta, Hf, Ti, V, Cr, Mn, Y, Pd, Ru, Ga, Ge, C, P, Al, Cu, Au, Ag, Sn и Sb. Кроме того, каждый из х и у представляет собой атомное соотношение, а каждый из а, b и с представляет собой атомное процентное соотношение, удовлетворяющее следующим зависимостям: 0≤х≤1,0, 0≤у≤0,5, 0≤х+у≤1,0, 0≤а≤24, 1≤b≤30, 0≤c≤30 и 2≤a+b≤30. Кроме того, магнитно-мягкий металлический порошок, используемый в данном изобретении, представляет собой аморфный магнитно-мягкий металлический порошок или содержащий нанокристаллы аморфный магнитно-мягкий металлический порошок.

Кроме того, магнитно-мягкий металлический порошок, используемый в данном изобретении, предпочтительно представлен общей формулой (2):

.

В данной формуле (2) М' представляет собой Со и/или Ni, a M представляет собой по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, включающей Nb, Mo, Zr, W, Та, Hf, Ti, V, Cr, Mn, Y, Pd, Ru, Ga, Ge, C, P, Cu, Au, Ag, Sn и Sb. X представляет собой атомное соотношение, а каждый из а, b, с и d представляет собой атомное процентное соотношение. Кроме того, каждое из них удовлетворяет следующим зависимостям: 0≤х≤0,5, 0≤a≤24, 0≤b≤20, 1≤с≤30, 0≤d≤10 и 2≤а+с≤30. Кроме того, такой магнитно-мягкий металлический порошок представляет собой содержащий нанокристаллы аморфный магнитно-мягкий металлический порошок.

В порошке общей формулы (2) содержание Si составляет от 0 до 24 атомных процентов, предпочтительно - от 4 до 18 атомных процентов, а еще более предпочтительно - от 6 до 16 атомных процентов. При содержании Si в рамках такого диапазона скорость кристаллизации замедляется, облегчая формирование аморфной фазы.

В порошке общей формулы (2) содержание В составляет от 1 до 30 атомных процентов, предпочтительно - от 2 до 20 атомных процентов, а еще более предпочтительно - от 4 до 18 атомных процентов. При содержании В в рамках такого диапазона скорость кристаллизации замедляется, облегчая формирование аморфной фазы. Кроме того, в том случае, когда содержание В превышает 9 атомных процентов, аморфная фаза может быть стабилизирована добавлением Аl.

Кроме того, магнитно-мягкий металлический порошок, используемый в данном изобретении, предпочтительно может быть представлен общей формулой (3):

(Со_1-xМ'_x)_100-a-b-cSi_aВ_bM_с (3).

В данной формуле (3) М' представляет собой Feо и/или Ni, а М представляет собой по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, включающей Nb, Mo, Zr, W, Ta, Hf, Ti, V, Cr, Mn, Y, Pd, Ru, Ga, Ge, C, P, Al, Cu, Au, Ag, Sn и Sb. Х представляет собой атомное соотношение, а каждый из а, b и с представляет собой атомное процентное соотношение. Более того, каждое из них удовлетворяет следующим зависимостям: 0≤х≤0,3, 0≤а≤24, 4≤b≤30, 0≤с≤10 и 4≤a+b≤30. Кроме того, такой магнитно-мягкий металлический порошок представляет собой аморфный магнитно-мягкий металлический порошок, дающий только изображение ореола, на котором при рентгеновской дифракции порошка отсутствует четкий пик дифракции.

В общей формуле (3) замещающее х количество составляет 0≤х≤0,3, предпочтительно - 0≤х≤0,2, еще более предпочтительно - 0≤х≤0,1. Использование замещающего х количества в рамках такого диапазона обеспечивает усиление магнитной проницаемости, снижая потери железа или тому подобного.

В порошке общей формулы (3) содержание Si составляет от 0 до 24 атомных процентов, предпочтительно - от 4 до 18 атомных процентов, а еще более предпочтительно - от 6 до 16 атомных процентов. При содержании Si в рамках такого диапазона скорость кристаллизации замедляется, облегчая формирование аморфной фазы.

В порошке общей формулы (3) содержание В составляет от 4 до 30 атомных процентов, предпочтительно - от 4 до 20 атомных процентов, а еще более предпочтительно - от 6 до 18 атомных процентов. При содержании В в рамках такого диапазона скорость кристаллизации замедляется, облегчая формирование аморфной фазы.

Кроме того, в порошках общих формул (1)-(3) общее содержание Si и В предпочтительно составляет не более 30 атомных процентов. Согласно данному описанию нижний предел общего содержания Si и В предпочтительно составляет не более 30 атомных процентов при использовании содержащего нанокристаллы аморфного магнитно-мягкого металлического порошка. Более того, в том случае, если аморфный магнитно-мягкий металлический порошок не содержит нанокристаллы, его содержание предпочтительно составляет не менее 4 атомных процентов. В том случае, если общее содержание Si и В является слишком низким, скорость кристаллизации ускоряется, поэтому возникает вероятность того, что аморфная фаза не будет сформирована. С другой стороны, если содержание Si и В является слишком высоким, то содержание магнитных элементов, таких как Fe, Co и Ni, становится относительно небольшим и поэтому возникает вероятность того, что хорошие магнитные характеристики не будут получены.

В составах, представленных вышеприведенными общими формулами (1)-(3), Fe, Co и Ni являются основными магнитными элементами, проявляющими магнитно-мягкие свойства. Кроме того, Si и В являются существенными компонентами для формирования аморфной фазы.

Кроме того, в порошках общих формул (1)-(3), в которых содержатся Cu и/или Al, рост нанокристаллов ускоряется. Соответственно предпочтительным является содержание в них Cu или Al либо как Cu, так и Al. При добавлении в основном Cu количество добавляемого Cu составляет, например, от 0,1 до 3 атомных процентов, более предпочтительно - от 0,5 до 2 атомных процентов. При добавлении в основном Al количество добавляемого Al составляет, например, от 2 до 15 атомных процентов, более предпочтительно - от 3 до 12 атомных процентов. В том случае, если основным магнитным элементом, проявляющим магнитно-мягкие свойства, является только Fe, содержание Al предпочтительно составляет от 6 до 12 атомных процентов, более предпочтительно - от 7 до 10 атомных процентов. В таком случае, в частности, может быть получен материал для сердечника антенны, обладающий повышенной магнитной проницаемостью и пониженной потерей железа.

Примеры других элементов, которые могут содержаться в порошках общих формул (1)-(3), включают Nb, Mo, Zr, W, Ta, Hf, Ti, V, Cr, Mn, Y, Pd, Ru, Ga, Ge, C, P, Al и тому подобное. Такие элементы могут быть соответствующим образом добавлены для придания коррозионной стойкости магнитным металлам и улучшения магнитных характеристик. Из перечисленных элементов, в частности, Nb, W, Ta, Zr, Hf и Мо эффективно предотвращают ухудшение магнитно-мягких характеристик магнитного металлического порошка. Кроме того, V, Cr, Mn, Y и Ru эффективно улучшают коррозионную стойкость магнитного металлического порошка. С, Ge, P и Ga эффективно стабилизируют аморфную фазу. Среди элементов, оказывающих особенно благоприятное действие, предпочтительными являются Nb, Та, W, Mn, Мо и V. В частности, добавление Nb особенно эффективно для повышения коэрцитивной силы, магнитной проницаемости, потери железа и других магнитно-мягких характеристик. Добавляемое количество таких элементов предпочтительно составляет от 0 до 10 атомных процентов, более предпочтительно - от 0 до 8 атомных процентов, а еще более предпочтительно - от 0 до 6 атомных процентов.

Аморфный магнитно-мягкий металлический порошок может быть получен согласно следующему способу, включающему использование металлического сырья, смешанного таким образом, чтобы получить желаемый состав. Например, металлическое сырье плавят при высокой температуре в высокочастотной плавильной печи или тому подобном, получая однородный расплавленный металл, который затем быстро охлаждают, получая в результате аморфный магнитно-мягкий металлический порошок. В качестве альтернативы аморфный магнитно-мягкий металлический материал в виде тонкой ленты получают, выдувая расплавленный металл из металлического сырья поперек вращающегося охлаждающего барабана, который затем измельчают в порошок, получая в результате аморфный магнитно-мягкий металлический порошок. Кроме того, гранулированный аморфный магнитно-мягкий металлический порошок обжимают роликами, также получая в результате аморфный магнитно-мягкий металлический порошок. Однако поскольку магнитные характеристики аморфного магнитно-мягкого металлического порошка ухудшаются из-за напряжения во время измельчения в порошок или обжатия вышеупомянутыми способами, предпочтительным является способ, не подверженный напряжению, насколько это возможно. Например, предпочтительным является использование способа распыления водой и способа распыления газом. Согласно данным способам расплавленный металл может быть быстро охлажден, непосредственно образуя порошок, при этом может быть получен аморфный магнитно-мягкий металлический порошок, не подвергнутый напряжению. Кроме того, при использовании способа распыления газом частица уменьшенного газом размера может ударяться о вращающееся охлаждающее устройство конической формы, в результате чего может быть получен описанный ниже сплющенный аморфный магнитно-мягкий металлический порошок. В качестве альтернативы магнитные характеристики, ухудшившиеся из-за напряжения, вызванного измельчением в порошок или обжатием, могут быть восстановлены или усилены в результате описанной ниже термической обработки. Однако поскольку аморфный магнитно-мягкий металлический порошок становится хрупким в результате термической обработки, сплющивание путем обжатия роликом или тому подобным предпочтительно осуществляют до термической обработки. При измельчении аморфного магнитно-мягкого металлического порошка, который становится хрупким в результате термической обработки, предпочтительно проведение повторной термической обработки с целью устранения деформации, вызываемой измельчением в порошок.

Используемый в данном изобретении магнитно-мягкий металлический порошок может представлять собой аморфный магнитно-мягкий металлический порошок с улучшенными в результате термической обработки мягкими магнитными характеристиками. Условия термической обработки зависят от состава порошка магнитного металла, ожидаемых магнитных характеристик и тому подобного. Соответственно такие условия конкретно не ограничены. Например, термическую обработку осуществляют при температуре, составляющей приблизительно от 300 до 500°C, в течение периода времени от нескольких секунд до нескольких часов. Продолжительность термической обработки предпочтительно составляет от 1 секунды до 10 часов, более предпочтительно - от 10 секунд до 5 часов. Соответственно могут быть улучшены магнитно-мягкие характеристики. Термическую обработку предпочтительно осуществляют в инертной газовой атмосфере.

Кроме того, содержащий нанокристаллы аморфный магнитно-мягкий металлический порошок может быть получен путем дальнейшего осуществления подходящей термической обработки до вышеупомянутого аморфного магнитно-мягкого металлического порошка. Условия термической обработки зависят от состава магнитного металлического порошка, ожидаемых магнитных характеристик и тому подобного. Соответственно такие условия конкретно не ограничены. Например, термическую обработку осуществляют при температуре, превышающей температуру кристаллизации и составляющей приблизительно от 300 до 700°C, предпочтительно - от 400 до 650°C, в течение периода времени от 1 секунды до 10 часов, предпочтительно - от 10 секунд до 5 часов. Соответственно нанокристаллы могут быть осаждены в аморфном магнитно-мягком металлическом порошке. В качестве альтернативы условия зависят от состава аморфного магнитно-мягкого металлического порошка. Однако в конкретных условиях термической обработки нанокристаллизационные и магнитно-мягкие характеристики аморфного магнитно-мягкого металлического порошка могут быть улучшены одновременно. В качестве альтернативы термическая обработка для улучшения магнитно-мягких характеристик может быть осуществлена после нанокристаллизации. Термическую обработку предпочтительно осуществляют в инертной газовой атмосфере.

Кристалличность магнитно-мягкого металлического порошка может быть легко определена путем измерения его рентгеновской дифракции. Более конкретно, при аморфном состоянии четкий пик на рентгеновском дифракционном изображении порошка отсутствует, наблюдается только изображение широкого ореола. Дифракционный пик образца, нанокристаллы в котором появляются в результате термической обработки, вырастает в позиции, соответствующей параметру решетки грани кристалла. Диаметр кристаллита может быть рассчитан, исходя из ширины его дифракционного пика по формуле Шеррера.

В целом отношение нанокристалла к диаметру кристаллита составляет не более 1 мкм, рассчитанного на основании величины половины ширины дифракционного пика, полученного в результате рентгеновской дифракции порошка, по формуле Шеррера. Диаметр кристаллита нанокристаллов, содержащихся в аморфном магнитно-мягком металлическом порошке согласно настоящему изобретению, рассчитанный на основании величины половины ширины дифракционного пика, полученного в результате рентгеновской дифракции порошка, по формуле Шеррера, предпочтительно составляет не более 100 нм, более предпочтительно - не более 50 нм, а еще более предпочтительно - не более 30 нм. Нижний предел вышеупомянутого диаметра кристаллита конкретно не ограничен. Однако если он невелик, т.е. равен приблизительно нескольким нанометрам, получение достаточной точности становится маловероятным. Соответственно диаметр кристаллита нанокристаллов, содержащихся в аморфном магнитно-мягком металлическом порошке магнитного металла, согласно настоящему изобретению предпочтительно составляет не менее 5 нм. Диаметр кристаллита нанокристаллов имеет такой размер, при котором наблюдается улучшение магнитно-мягких характеристик, таких как небольшая коэрцитивная сила сердечника антенны или тому подобное, тем самым улучшая характеристики антенны.

Кстати, обычно в фазе, имеющей такой наноразмер диаметра кристаллита, также присутствует аморфная фаза. В том случае, если диаметр кристаллита нанокристаллов слишком велик, а термическую обработку чрезмерно осуществляют до такого уровня, при котором аморфная фаза более не присутствует, кристалл может вырасти слишком большим. Соответственно кристалл больше не может присутствовать в виде кристаллита наноразмеров, поэтому в некоторых случаях он не может быть использован в качестве сердечника антенны согласно настоящему изобретению. Соответственно с точки зрения предотвращения ухудшения магнитно-мягких характеристик предпочтительно не допускать чрезмерной термической обработки.

Магнитно-мягкий металлический порошок, используемый в настоящем изобретении, может иметь любую форму, такую как шар, игла, сфероид или не иметь никакой формы. Особенно предпочтительной является плоская форма. В том случае, если она является плоской, предпочтительным также является использование не имеющего форму порошка. Плоскостность включает в себя, например, форму гладкого диска, овально-округлую форму или тому подобное, полученную обжатием и давлением сферической формы. Кроме того, плоская форма включает пылевидный порошок и форму мелких частиц.

Кроме того, предпочтительно, чтобы магнитно-мягкий металлический порошок, используемый в настоящем изобретении, имел плоскую форму с отношением меньшего диаметра к толщине (меньший диаметр/толщина), составляющим от 2 до 3000. Например, предпочтительно, чтобы магнитно-мягкий металлический порошок имел плоскую форму, имеющую среднюю толщину не более 25 мкм. Более предпочтительно, чтобы плоский порошок имел среднюю толщину от 0.1 мкм до 10 мкм, а средний меньший диаметр - от 1 мкм до 300 мкм. Еще более предпочтительно, чтобы магнитно-мягкий порошок имел среднюю толщину от 0.5 до 5 мкм, а средний меньший диаметр - от 2 до 200 мкм.

Для получения магнитно-мягкого металлического порошка, используемого в настоящем изобретении, порошки, имеющие по существу одинаковую форму, могут использоваться отдельно либо порошки в виде различных форм могут быть также смешаны в количествах, обеспечивающих достижение эффекта настоящего изобретения.

Для получения магнитно-мягкого металлического порошка, используемого в настоящем изобретении, может также использоваться отдельно либо аморфный магнитно-мягкий металлический порошок, либо содержащий нанокристаллы аморфный магнитно-мягкий металлический порошок, имеющий конкретный состав; либо также может использоваться в смеси аморфный магнитно-мягкий металлический порошок или содержащий нанокристаллы аморфный магнитно-мягкий металлический порошок, имеющий иной состав. Кроме того, в смеси могут быть использованы аморфный магнитно-мягкий металлический порошок и содержащий нанокристаллы аморфный магнитно-мягкий металлический порошок. Кроме того, другие магнитные материалы, например феррит, сендаст и тому подобное, могут быть использованы в смеси в количествах, обеспечивающих достижение эффекта настоящего изобретения.

В качестве аморфного металла, составляющего магнитно-мягкий металлический порошок, могут быть использованы, хотя и не ограничиваясь ими, аморфный металл на основе Fe и аморфный металл на основе Со. Среди таких металлов аморфный металл на основе Fe является предпочтительным, поскольку максимальная магнитная индукция является высокой. Примеры таких металлов включают аморфные металлы на основе Fe-металлоида, такие как Fe-B-Si, Fe-B, Fe-P-C и тому подобное; а также аморфные металлы на основе Fe-переходного металла, такие как Fe-Zr, Fe-Hf, Fe-Ti и тому подобное. В качестве аморфного металла на основе Fe-Si-В могут быть упомянуты, например, Fe₇₈Si₉В₁₃ (атомные проценты), Fe₇₈Si₁₀В₁₂ (атомные проценты), Fe₈₁Si_13,5В₁₃ (атомные проценты), Fe₇₇Si₅В₁₆Cr₂ (атомные проценты), Fe₆₆Co₁₈Si₁В₁₅ (атомные проценты), Fe₇₄Ni₄Si₂B₁₇Mo₃ (атомные проценты) и тому подобное. Среди перечисленных металлов предпочтительным является использование Fe₇₈Si₉В₁₃ (атомные проценты) и Fe₇₇Si₅В₁₆Cr₂ (атомные проценты). Особенно предпочтительным является использование Fe₇₈Si₉В₁₃ (атомные проценты).

В Таблице 1 приведены примеры магнитно-мягкого металлического порошка, которые могут быть использованы в настоящем изобретении. Кроме того, сердечник антенны размерами 21 мм × 3 мм × 1 мм получают таким же способом, как и в описанном ниже Примере 1, с использованием таких магнитно-мягких металлических порошков, при этом представлена величина L, величина Q и результат величины L и величины Q, измеренной таким же образом, как и в Примере 1.

Магнитно-мягкий металлический порошок, используемый в настоящем изобретении, может представлять собой магнитно-мягкий металлический порошок, предварительно подвергнутый поверхностной обработке с использованием связующего агента или тому подобного. В качестве альтернативы магнитно-мягкий металлический порошок может быть обработан таким образом, чтобы изолировать электрическое соединение между магнитно-мягкими металлическими порошками при помощи изолирующего агента, либо магнитно-мягкий металлический порошок может быть использован в таком состоянии, что магнитно-мягкие металлические порошки металла являются электропроводными относительно один другого без осуществления изолирующей обработки.

В качестве термореактивной смолы, используемой в качестве связующего в настоящем изобретении, могут быть использованы известные термореактивные смолы. Например, предпочтительным является использование эпоксидной смолы, фенольной смолы, ненасыщенной полиэфирной смолы, уретановой смолы, карбамидной смолы, меламиновой смолы, кремниевой смолы и тому подобного. Среди перечисленных смол наиболее подходящими являются эпоксидная смола и фенольная смола, поскольку они сохраняют высокую стабильность размеров после формования. Кроме того, каждая предпочтительно используемая смола представляет собой смолу, которая имеет высокую скорость отверждения и может быть использована для литьевого формования, литьевого прессования и тому подобного.

Такие термореактивные смолы обычно формируют, используя два вида смол основного агента и отверждающего агента, однако при этом также может быть использовано множество основных агентов и/или множество отверждающих агентов. Кроме того, присадка, такая как ускоритель отверждения или присадка, облегчающая извлечение изделий из форм, может быть добавлена способом, обеспечивающим желаемую производительность. Термореактивная смола, используемая в качестве связующего в настоящем изобретении, может быть использована отдельно, либо несколько различных термореактивных смол могут быть использованы в сочетании. Также, при необходимости, органические антипирены, такие как галоид или тому подобное, могут быть использованы в сочетании.

Сердечник антенны согласно настоящему изобретению имеет высокий модуль упругости, поэтому такой сердечник с трудом деформируется даже при высокой температуре. Предпочтительно, чтобы модуль упругости Е' при хранении при температуре 80°C составлял от 0,1 до 20 ГПа, еще более предпочтительно - от 0,5 до 10 ГПа, при частоте измерения, составляющей 1,0 Гц. В том случае, если модуль упругости Е' при хранении при температуре 80°C находится в рамках такого диапазона, сердечник антенны с трудом деформируется даже при высокой температуре.

Следует отметить, что модуль упругости Е' при хранении сердечника антенны согласно настоящему изобретению представляет собой высокий модуль упругости, почти постоянный в интервале температур от комнатной температуры (30°C) до высокой температуры. Соответственно модуль упругости Е' при хранении при температуре 30°C имеет такое же значение, как и модуль упругости Е' при хранении при температуре 80°C, при частоте измерения, составляющей 1,0 Гц, например, предпочтительно - от 0,1 до 20 ГПа, еще более предпочтительно - от 0,5 до 10 ГПа, составлял от 0,1 до 20 ГПа, еще более предпочтительно - от 0,5 до 10 ГПа.

Кроме того, модуль упругости Е' при хранении при температуре 100°C также имеет такое же значение, как и модуль упругости Е' при хранении при температуре 80°C, при частоте измерения, составляющей 1,0 Гц, предпочтительно - от 0,1 до 20 ГПа, еще более предпочтительно - от 0,5 до 10 ГПа, составлял от 0,1 до 20 ГПа, еще более предпочтительно - от 0,5 до 10 ГПа.

В настоящем изобретении термореактивную смолу используют в качестве связующего в сердечнике антенны, который обладает высокой профильной механической обрабатываемостью и может быть получен непрерывным промышленным способом с низкими затратами в течение короткого периода тактового времени. Кроме того, при использовании термореактивной смолы в качестве связующего ранее считалось, что магнитно-мягкие характеристики магнитного порошка ухудшаются. Однако согласно настоящему изобретению может быть получен сердечник антенны, в котором ухудшение магнитных характеристик может быть предотвращено даже при использовании термореактивной смолы в виде сочетания специального магнитно-мягкого металла и термореактивной смолы. Также может быть получен сердечник антенны, с трудом деформируемый даже при высокой температуре и обладающий стабильностью размеров, путем сочетания порошка металла, имеющего определенный форм-фактор, и термореактивной смолы.

Одновременно может быть получен сердечник антенны, также имеющий отличные магнитные характеристики.

В качестве способа формования сердечника антенны могут быть использованы различные известные способы. Например, сердечник антенны согласно настоящему изобретению может быть сформован следующим образом.

Прежде всего, порошок термореактивной смолы, используемый в качестве связующего, смешивают с магнитно-мягким металлическим порошком. После этого полученная смесь может быть подвергнута формованию в виде таблетки, столбика, гранулы или шарика при помощи различных известных формовочных машин, либо порошкообразная смесь может быть сама по себе подвергнута формованию при помощи формовочной машины.

Порошок термореактивной смолы, используемый в качестве связующего, может быть смешан с магнитно-мягким металлическим порошком следующим образом. Прежде всего смешивают вместе соответствующие порошки основного агента, представляющие собой термореактивную смолу и отверждающий агент. На данном этапе для смешивания могут быть использованы различные известные мешалки, смесители и тому подобное. Для правильного смешивания основного агента с отверждающим агентом ускоритель отверждения, присадку, облегчающую выемку изделий из форм или тому подобное, соединяют в желаемой пропорции. Затем полученный полностью перемешанный порошок термореактивной смолы смешивают с магнитно-мягким металлическим порошком. Сравнение со смесью основного агента термореактивной смолы с отверждающим агентом в том случае, когда порошок термореактивной смолы, полученный путем смешивания основного агента и отверждающего агента, смешивают с магнитно-мягким металлическим порошком, показывает существенное различие в удельном весе. Соответственно для получения полностью однородной смеси необходимо обеспечить правильные условия смешивания. На данном этапе магнитно-мягкий металлический порошок может быть подвергнут поверхностной обработке или тому подобному.

И, наконец, используя полностью однородно перемешанную смесь порошка термореактивной смолы и магнитно-мягкого металлического порошка, формуют сердечник антенны при помощи машины для компрессионного прессования, машины для литьевого прессования, машины для литьевого формования или тому подобного.

Существуют оптимальные условия для формования, соответственно зависящие от сочетания используемой термореактивной смолы, магнитно-мягкого металлического порошка или тому подобного, однако формование обычно осуществляют в температурном интервале, составляющем приблизительно от 50 до 300°C, предпочтительно - в интервале от 100 до 200°C. Давление во время формования составляет, например, от 0,1 до 300 МПа, предпочтительно - от 1 до 100 МПа.

Продолжительность отверждения, например, составляет приблизительно от 5 секунд до 2 часов, однако оно предпочтительно соответствует другим условиям формования таким образом, чтобы продолжаться в течение периода времени от 30 секунд до 10 минут.

Более того, для завершения отверждения термореактивной смолы и/или улучшения магнитных характеристик, после формования предпочтительно осуществляют процесс отжига. Условия отжига различны в зависимости от используемой термореактивной смолы. Условия отжига обычно включают в себя использование повышенного давления или состояния при давлении, пониженном до такой степени, что происходит разложение термореактивной смолы, и температуры от 100 до 500°C в течение периода времени от 1 минуты до 10 часов. Отжиг может быть осуществлен в форме, без извлечения из нее сердечника антенны, однако он может быть также предпочтительно осуществлен после извлечения сердечника антенны из формы. На данном этапе отжиг осуществляют при повышенном давлении или в состоянии пониженного давлении с использованием печи для отжига или тому подобного. Соответственно период тактового времени может быть сокращен, а производительность может быть повышена.

Кроме того, в качестве термореактивной смолы может быть также использована жидкообразная термореактивная смола. При использовании жидкообразной термореактивной смолы основной агент жидкообразной термореактивной смолы и отверждающий агент объединяют, обычно добавляя ускоритель отверждения, и при необходимости присадку, облегчающую извлечение изделий из форм. Кроме того, при необходимости к смеси перед ее использованием может быть добавлен органический антипирен, такой как бромид или тому подобное.

Предварительно смешанное сочетание жидкообразной термореактивной смолы и магнитно-мягкого металлического порошка помещают в форму для формования при помощи формовочной машины. При использовании растворителя формование осуществляют после испарения растворителя. В качестве альтернативы растворитель испаряют предварительно и полученную смесь помещают в форму для формования при помощи формовочной машины. Таким образом может быть получен сердечник антенны, имеющий желаемую форму.

Сердечник антенны согласно настоящему изобретению может быть использован в качестве антенны после наматывания проводника. Например, проводник с покрытием, подвергнутый изоляционной обработке поблизости от проводника, содержащего медь в качестве основного ингредиента, наматывают вокруг сердечника антенны, получая в результате антенну. В качестве обмотки может быть использован проводник с покрытием, а также различные проводники, известные в соответствующей области техники, однако предпочтительным является проводник с покрытием, нанесенным методом сплавления, поскольку он снижает количество человеко-часов во время процесса наматывания. Антенна согласно настоящему изобретению представляет собой антенну для передачи, приема и передачи/приема электрической волны при низкочастотном диапазоне, составляющем от 10 кГц до 20 кГц, предпочтительно - от 30 до 300 кГц.

Выше были представлены различные варианты осуществления настоящего изобретения, однако данные варианты служат всего лишь примерами настоящего изобретения, при этом возможны различные модификации, отличные от вышеописанных вариантов.

ПРИМЕРЫ

Далее настоящее изобретение подробно проиллюстрировано со ссылкой на примеры. Однако данное изобретение не ограничивается приведенными примерами.

Форму магнитно-мягкого металлического порошка измеряли следующим образом. Средний основной диаметр и средний малый диаметр определяли путем анализа данных изображения, полученного в результате исследования формы магнитно-мягкого металлического порошка металла при помощи СЭМ (сканирующего электронного микроскопа). Среднюю толщину определяли путем анализа данных изображения СЭМ, сделанного в ходе исследования сечения, полученного в результате включения магнитно-мягкого металлического порошка в смолу с включенным в нее порошком и отрезания части такой смолы.

Модуль упругости Е' (Па) сердечников антенны, полученных в примерах и сравнительных примерах, измеряли следующим образом. Отрезали часть полученного материала для сердечника антенны размером 25 мм × 5 мм × 1,0 мм, и отрезанный материал использовали в качестве образца. Модуль упругости Е' (Па) измеряли, постепенно нагревая образец от комнатной температуры (30°C) до 250°C при 2,3×10⁹ Па при частоте измерений, составляющей 1,0 Гц. В качестве измерительного прибора использовали анализатор вязкоупругости RSA-П, изготовленный Rheometrics, Inc.

Пример 1

Для того чтобы проиллюстрировать изобретательский уровень настоящего изобретения по сравнению с решением из уровня техники, описанным в Патентном документе 1, приготовили магнитно-мягкий металлический порошок согласно Примеру 1 Патентного документа 1. А именно сплав, имеющий состав Fe₆₆Ni₄Si₁₄B₉Al₄Nb₃, плавили при 1300°C в высокочастотной плавильной печи, и расплавленному металлу позволили стечь вниз через сопло, установленное в нижней части плавильной печи. Расплавленный металл подвергли тонкой грануляции при высоком давлении газа аргона, составляющем 75 кг/см², поступающего из распыляющей газ форсунки, установленной возле наконечника сопла. Такому тонко гранулированному расплавленному металлу позволили сталкиваться с вращающимся коническим охладителем, имеющим диаметр барабана 190 мм, вертикальный угол - 80 градусов и скорость вращения, равную 7200 об./мин, для быстрого охлаждения, в результате чего получили магнитно-мягкий металлический порошок, имеющий состав Fe₆₆Ni₄Si₁₄B₉Al₄Nb₃. Полученный магнитно-мягкий металлический порошок имел овально-округлую плоскую форму. Конкретно, он представляет собой плоский магнитно-мягкий металлический порошок, имеющий средний основной диаметр, равный 150 мкм, средний малый диаметр - 55 мкм и среднюю толщину - 2 мкм. Соотношение (средний основной диаметр/толщина) составляет 27,5. Измеряли рентгеновскую дифракцию полученного металлического порошка, в результате подтвердившую наличие только изображения ореола типичной аморфной фазы, и тот факт, что порошок полностью находился в аморфном состоянии.

Полученный магнитно-мягкий металлический порошок подвергали термической обработке в атмосфере газообразного азота при температуре 550°C в течение часа. Измеряли рентгеновскую дифракцию порошка данного металла после термической обработки, определив в результате появление небольшого широкого пика дифракции. Размер кристаллита, рассчитанный, исходя из половины величины ширины его пика по формуле Шеррера, составил почти 20 нм. Кстати, изображение ореола, показывающее аморфную фазу, не исчезло полностью, и в магнитно-мягком металлическом порошке после термической обработки аморфная фаза и нанокристаллическая фаза, имевшая размер кристаллита около 20 нм, присутствовали вместе. Повышали температуру термической обработки либо увеличивали продолжительность периода термической обработки, способствуя дальнейшей кристаллизации, при этом аморфная фаза могла исчезнуть, однако в таком случае диаметр кристаллита увеличивался, а нанокристаллическая фаза исчезала. Для получения магнитно-мягких характеристик, необходимых для сердечника антенны, было важным осуществлять термическую обработку таким образом, чтобы размер кристаллита, рассчитанный, исходя из рентгеновской дифракции порошка, составлял около 20 нм.

В данном примере в качестве связующего использовали термореактивную смолу, отличную от смолы из Примера 1 Патентного документа 1. В качестве термореактивной смолы использовали эпоксидную смолу (название продукта: EOCN-102S, изготовлен Nippon Kayaku Co., Ltd.). Добавляли 61 весовую часть отверждающего агента (название продукта: MILEX XCL (модифицированная фенольная смола), изготовлен Mitsui Chemicals, Inc.) в расчете на 100 весовых частей термореактивной смолы. Затем для получения ускорителя отверждения объединяли 5 весовых частей продукта 3502Т, изготовленного San-Apro Ltd., на основе эпоксидной смолы, и 5 весовых частей Licowax OP, изготовленного Clariant, Japan, в качестве присадки, облегчающей выемку изделий из форм; измельчали их в порошок и перемешивали в смесителе.

Полученный ранее магнитно-мягкий металлический порошок обрабатывали силановым связующим агентом. 100 весовых частей эпоксидной смолы, 5 весовых частей силанового связующего агента (название продукта: КВМ-403, изготовлен Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) взвешивали и тщательно смешивали таким образом, чтобы магнитно-мягкий металлический порошок и силановый связующий агент стали однородными. Магнитно-мягкий металлический порошок, смешанный с силановым связующим агентом, отвешивали в соотношении 83 весовых процента и перемешивали в течение 10 минут, получая однородную смесь порошка, состоящую из магнитно-мягкого металлического порошка и термореактивной смолы.

Все смесители, использовавшиеся для такого перемешивания, представляли собой гибридные смесители, выпускаемые Keyence Corporation. В приведенных ниже примерах и сравнительных примерах также использовали для перемешивания такой смеситель.

Порошковую смесь полученного магнитно-мягкого металлического порошка и термореактивной смолы засыпали в форму, имеющую диаметр 30 мм × 15 мм. Форму, заполненную порошковой смесью, нагревали до температуры 150°C и воздействовали на нее давлением, составляющим 50 МПа. Через 5 минут форму открывали, доставали из нее материал для сердечника антенны, а затем данный материал отжигали в печи при температуре 180°C в течение 2 часов.

При непрерывном производстве материала для сердечника антенны обработку теплом и давлением осуществляли в течение 5 минут, после чего форму открывали и доставали из нее материал для сердечника антенны. Сразу же после этого в форму могла быть засыпана следующая порция сырой порошковой смеси, таким образом обеспечивая осуществление непрерывного производства. Период тактового времени составлял около 7 минут.

После отжига при температуре 180°C в течение 2 часов в печи материал для сердечника антенны охлаждали. Затем отрезали сердечник антенны размером 21 мм × 3 мм × 1 мм. Отрезанный сердечник антенны вставляли в катушку, изготовленную из смолы и имевшую выступы на обоих концах. Вокруг катушки с вставленным в нее сердечником антенны 1300 раз обматывали покрытый полиуретаном проводник, имеющий диаметр 0,10 мм, получая антенну. Для измерения величины L и величины Q в качестве характеристик антенны при частоте 80 kHz использовали измеритель LCR, изготовленный Hewlett-Packard Development Company, L. P. Было установлено, что полученная антенна имеет как высокое значение L, так и Q, а также отличные свойства. Кроме того, был подтвержден тот факт, что антенна может быть получена непрерывным способом. Полученные результаты представлены в Таблицах 2 и 3.

Сравнительный Пример 1

Использовали такой же магнитно-мягкий металлический порошок, как и в Примере 1. В качестве связующего использовали такую же смолу, как и в примере Патентного документа 1. А именно шарики полиэфирсульфона замораживали и измельчали в порошок, получая порошок смолы полиэфирсульфона, имеющий размер частиц, составляющий 100 мкм. Магнитно-мягкий металлический порошок и порошок смолы смешивали в течение 10 минут таким образом, что магнитно-мягкий металлический порошок составлял 81 весовой процент, получая порошковую смесь магнитно-мягкого металлического порошка и порошка смолы. Полученную порошковую смесь засыпали в такую же форму, как и в Примере 1, нагревали до температуры 350°C в течение часа, а затем выдерживали при температуре 350°C и воздействовали на нее давлением, составляющим 15 МПа, в течение 10 минут. Затем порошковую смесь охлаждали до температуры 150°C и извлекали из формы материал для сердечника антенны. Полученный материал для сердечника антенны использовали для изготовления антенны таким же способом, как и в Примере 1, и оценивали ее свойства. Полученные результаты приведены в Таблице 2.

Кстати, для охлаждения формы в Сравнительном Примере 1 с 350 до 150°C потребовалось 40 минут. При использовании термореактивной смолы в непрерывном производстве был подтвержден тот факт, что потребовалось около 50 минут тактового времени.

Сравнительный Пример 2

Материал для сердечника антенны получали таким же способом, как и в сравнительном Примере 1, и воздействовали на него давлением, составляющим 15 МПа, при температуре 350°C в течение 10 минут. Затем давление понижали и нагревание прекращали. После охлаждения в течение 10 минут форму открывали и пытались извлечь из нее материал для сердечника антенны. После охлаждения в течение 10 минут температура формы составляла 250°C, при этом материал для сердечника антенны не терял свою текучесть. В результате во время его извлечения из формы материал для сердечника антенны деформировался, поэтому сердечник антенны размером 21 мм × 3 мм × 1 мм не мог быть отрезан. Полученные результаты представлены в Таблице 2.

Пример 2

Магнитно-мягкий металлический порошок получали таким же способом, как и в Примере 1, за исключением того, что состав сплава для получения магнитно-мягкого металлического порошка имел формулу Co₆₆Fe₄Ni₁B₁₄Si₁₅. В частности, тонко гранулированному расплавленному металлу позволяли сталкиваться с вращающимся охладителем для быстрого охлаждения, получая в результате магнитно-мягкий металлический порошок в овально-округлой плоской форме. Магнитно-мягкий металлический порошок имел плоскую форму со средним основным диаметром, составляющим 70 мкм, средним малым диаметром - 20 мкм и средней толщиной - 3 мкм. Соотношение (средний основной диаметр/толщина) составляло 6,7.

Полученный магнитно-мягкий металлический порошок выдерживали в потоке азота при температуре 390°C в течение часа и осуществляли термическую обработку для улучшения мягких магнитных характеристик. Измеряли рентгеновскую дифракцию магнитно-мягкого металлического порошка после термической обработки. Было установлено, что наблюдается только изображение ореола, характерное для аморфной фазы, что подтверждает сохранение аморфного состояния.

Материал для сердечника антенны получали таким же способом, как и в Примере 1, за исключением того, что в качестве эпоксидной смолы использовали продукт EOCN-103, изготовленный Nippon Kayaku Co., Ltd., вместо продукта: EOCN-102S, изготовленного Nippon Kayaku Co., Ltd., а в качестве отверждающего агента использовали продукт PN-80 (поликонденсат фенола и формальдегида), изготовленный Nippon Kayaku Co., Ltd., вместо продукта MILEX XCL-4L, изготовленного Mitsui Chemicals, Inc., при этом отверждающий агент использовали в количестве 38 весовых частей на 100 весовых частей эпоксидной смолы. Антенну получали таким же способом, как и в Примере 1, и оценивали ее свойства. Полученные результаты представлены в Таблице 3.

Пример 3

Материал для сердечника антенны получали таким же способом, как и в Примере 1, используя такой же магнитно-мягкий металлический порошок, как и в Примере 1, за исключением того, что в качестве эпоксидной смолы использовали продукт EOCN-103, изготовленный Nippon Kayaku Co., Ltd., а в качестве отверждающего агента использовали продукт PN-80 (поликонденсат фенола и формальдегида), изготовленный Nippon Kayaku Co., Ltd., при этом отверждающий агент использовали в количестве 38 весовых частей на 100 весовых частей эпоксидной смолы для получения отношения магнитного металлического порошка к связующему, составляющему 72 весовых процента. Антенну получали таким же способом, как и в Примере 1, и оценивали ее свойства. Полученные результаты представлены в Таблице 3.

Пример 4

Сплав, имеющий состав Fe₆₆Ni₄Si₁₄B₉Al₄Nb₃, плавили при 1300°C в высокочастотной плавильной печи. Расплавленному металлу позволяли стечь вниз через сопло, установленное в нижней части плавильной печи, и подвергали тонкой грануляции при высоком давлении газа аргона, составляющем 75 кг/см², поступающего из распыляющей газ форсунки, установленной возле наконечника сопла. Согласно способу распыления водой, включающему в себя сталкивание такого тонко гранулированного расплавленного металла с охлаждающей водяной баней для быстрого охлаждения, получали магнитно-мягкий металлический порошок, имеющий состав Fe₆₆Ni₄Si₁₄B₉Al₄Nb₃. Полученный магнитно-мягкий металлический порошок имел круговую плоскую форму. Конкретно, он представлял собой дискообразный магнитно-мягкий металлический порошок, имеющий средний диаметр частиц, равный 45 мкм, среднюю толщину - 5 мкм, и соотношение (средний малый диаметр (средний диаметр частиц) / толщина), составляющее 9. Полученный магнитно-мягкий металлический порошок подвергали термической обработке в атмосфере газообразного азота при температуре 400°C в течение часа. Измеряли рентгеновскую дифракцию магнитно-мягкого металлического порошка после термической обработки. В результате было установлено, что наблюдается только изображение ореола и что магнитно-мягкий металлический порошок находится в аморфном состоянии. Кроме того, вновь измеряли рентгеновскую дифракцию порошка. В результате было установлено, что нанокристалл, имеющий диаметр кристаллита около 20 нм, выпадал в осадок.

Антенну получали таким же способом, как и в Примере 1, за исключением того, что полученный таким образом магнитно-мягкий металлический порошок использовали для оценки ее свойств. Полученные результаты представлены в Таблице 3.

Пример 5

Антенну получали таким же способом, как и в Примере 3, за исключением того, что содержание магнитно-мягкого металлического порошка составляло 83 весовых процента в расчете на связующее при использовании Fe₆₉Cu₁Nb₃CR_1,5Si₁₄B_11,5 в качестве магнитно-мягкого металлического порошка для оценки ее свойств. В данном случае магнитно-мягкий металлический порошок имел овально-округлую плоскую форму. А именно он имел плоскую форму со средним основным диаметром, составляющим 41 мкм, средним малым диаметром - 26 мкм и средней толщиной - 1,2 мкм. Соотношение (средний основной диаметр / толщина) составляло 22.

Кроме того, измеряли рентгеновскую дифракцию после термической обработки для осаждения нанокристаллов. В результате было установлено, что в осадок выпадали нанокристаллы, имеющие диаметр кристаллита около 10 нм. Полученные результаты характеристик антенны представлены в Таблице 3.

Пример 6

Антенну получали таким же способом, как и в Примере 3, за исключением того, что содержание магнитно-мягкого металлического порошка составляло 86 весовых процентов в расчете на связующее при использовании Fe₆₉Cu₁Nb₃CR_1,5Si₁₄B_11,5 в качестве магнитно-мягкого металлического порошка для оценки ее свойств. В данном случае магнитно-мягкий металлический порошок представлял собой гранулированный порошок. А именно он состоял из гранул, имеющих средний диаметр частиц, равный 7,0 мкм. Соотношение (средний малый диаметр (средний диаметр частицы) / толщина (средний диаметр частицы)) составляло 1.

Кроме того, измеряли рентгеновскую дифракцию после термической обработки для осаждения нанокристаллов. В результате было установлено, что в осадок выпадали нанокристаллы, имеющие диаметр кристаллита около 10 нм. Полученные результаты характеристик антенны представлены в Таблице 3.

Сравнительный Пример 3

Был проведен эксперимент для сравнения с характеристиками антенны, описанными в патентном документе 2. В примере, приведенном в патентном документе 2, отсутствует указание на то, что используемый магнитный порошок и органическое связующее описаны достаточно конкретно. Однако, как описано в примере патентного документа 2, среди сплавов, принадлежащих к категории «сплав Fe-Al-Si», был использован сплав сендаст (Fe₈₅Si₁₀Al₅), имеющий необычайно высокую магнитную проницаемость и соответствующим образом использованный для сердечника антенны, при этом был использован магнитно-мягкий металлический порошок, имеющий средний диаметр частиц порошка сендаст, равный 10 мкм (название продукта: SFR-FeSiAl, изготовлен Nippon Atomized Metal Powders Corporation).

Антенну получали таким же способом, как и в Примере 3, за исключением того, что в качестве магнитно-мягкого металлического порошка использовали SFR-FeSiAl, при этом содержание магнитно-мягкого металлического порошка составляло 85 весовых процентов в расчете на связующее и оценивали ее свойства. Полученные результаты представлены в Таблице 2. Величина L антенны, полученной в Сравнительном Примере 3, составляла около 1/3 по сравнению с величиной L, указанной в примере настоящего изобретения, в то время как величина Q составляла около половины по сравнению с величиной Q, указанной в примере настоящего изобретения. Соответственно может быть сделан вывод о том, что характеристики антенны ухудшились приблизительно на 1/6.

Пример 7

Материал для сердечника антенны получали, используя такой же материал и способ, как и в Примере 5. Модуль упругости Е' (Па) измеряли, постепенно нагревая образец от комнатной температуры (30°C) до 250°C при 2,3×10⁹ Па при частоте измерений, составляющей 1.0 Гц. Модуль упругости Е' равен 2,33 ГПа при 30°C, 2,28 ГПа при 80°C и 2,27 ГПа при 100°C. Даже при постепенном подъеме температуры, начиная с комнатной температуры, модуль упругости сердечника антенны в данном примере оставался почти постоянным. Соответственно сердечник антенны в данном примере с трудом деформировался даже при высокой температуре и имел высокую стабильность размеров благодаря сочетанию специального магнитно-мягкого металлического порошка и термореактивной смолы. Кроме того, был подтверждён тот факт, что может быть получен сердечник антенны, одновременно обладающий отличными магнитно-мягкими характеристиками и продуктивностью. Полученные результаты представлены в Таблице 1.

Даже при использовании такого же материала и способа, как и в Примерах 1-4 и 6, модуль упругости Е' сердечника антенны имел такое же значение, как и в Примере 7. С другой стороны, согласно известным техническим данным сердечник антенны, полученный в сравнительном примере с использованием термореактивной смолы в качестве связующего, может легко деформироваться при высокой температуре и иметь более низкую термостойкость. Кроме того, сердечник антенны, полученный с использованием термореактивной смолы, легко вызывает изменения магнитных характеристик, возникающие из-за деформации.

Как следует из сравнения Примера 1 со Сравнительным Примером 1 и Сравнительным Примером 2, производство сердечника антенны с хорошими рабочими характеристиками может осуществляться с высокой производительностью благодаря использованию термореактивной смолы согласно настоящему изобретению в качестве связующего.

Кроме того, как очевидно из сравнения примеров со Сравнительным Примером, проиллюстрированным в Таблице 3, может быть получена антенна, имеющая отличные характеристики благодаря использованию специального магнитно-мягкого металлического порошка согласно настоящему изобретению по сравнению с известными антеннами.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

Сердечник антенны согласно настоящему изобретению может быть использован для получения антенн небольшого размера. В частности, сердечник антенны может быть соответствующим образом использован для антенны для передачи и приема электрической волны в диапазоне частот от 10 кГц до 20 МГц, называемом низкочастотной (LF) полосой.

В качестве видов использования сердечника антенны и антенны согласно настоящему изобретению могут быть упомянуты система открывания дверей автомобиля/блокиратора движения без ключа, система контроля давления в шинах (TMPS), радиочастотная система идентификации (RFID), электронная система наблюдения за предметами (EAS), электронный ключ, электроволновые часы и тому подобное. Согласно настоящему изобретению такие системы могут иметь небольшой размер и низкую стоимость.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для изготовления сердечников антенн, которые изготавливают путем формования магнитно-мягкого металлического порошка с использованием смолы в качестве связующего. При этом магнитно-мягкий металлический порошок представляет собой аморфный магнитно-мягкий металлический порошок, соответствующий общей формуле (1): , а используемая в качестве связующего смола представляет собой термореактивную смолу. В формуле М представляет собой по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из Nb, Mo, Zr, W, Та, Hf, Ti, V, Cr, Mn, Y, Pd, Ru, Ga, Ge, C, P, Al, Cu, Au, Ag, Sn и Sb. Каждый из х и у представляет собой атомное соотношение, а каждый из a, b и с представляет собой процентное атомное соотношение, удовлетворяющее следующим зависимостям: 0≤х≤1,0, 0≤у≤0,5, 0≤х+у≤1,0, 0≤а≤24, 1≤b≤30, 0≤с≤30 и 2≤a+b≤30. Магнитно-мягкий аморфный металлический порошок образует кристаллиты нанокристаллов, размер которых не превышает более 100 н.м. Повышение модуля упругости сердечника антенны, а также его стабильности при повышенных температурах, например при температуре до 80°С, является техническим результатом изобретения. 8 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 табл., 1 ил.

1. Сердечник антенны, получаемый формованием магнитно-мягкого металлического порошка с использованием смолы в качестве связующего, при этом магнитно-мягкий металлический порошок представляет собой содержащий нанокристаллы аморфный магнитно-мягкий металлический порошок, представленный общей формулой (1),

где М представляет собой по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из Nb, Mo, Zr, W, Та, Hf, Ti, V, Cr, Mn, Y, Pd, Ru, Ga, Ge, C, P, Al, Cu, Au, Ag, Sn и Sb; каждый из х и у представляет собой атомное соотношение, а каждый из а, b и с представляет собой процентное атомное соотношение, удовлетворяющее следующим зависимостям: 0≤x≤1,0, 0≤у≤0,5, 0≤х+у≤1,0, 0≤а≤24, 1≤b≤30, 0≤с≤30 и 2≤a+b≤30,
и используемая в качестве связующего смола представляет собой термореактивную смолу.

2. Сердечник антенны по п.1, в котором магнитно-мягкий металлический порошок представляет собой магнитно-мягкий металлический порошок, подвергнутый термической обработке в атмосфере инертного газа в интервале температур от 300 до 500°С в течение периода времени от 1 с до 10 ч.

3. Сердечник антенны по п.1, в котором магнитно-мягкий металлический порошок представляет собой магнитно-мягкий металлический порошок, имеющий плоскую форму.

4. Сердечник антенны по п.3, в котором магнитно-мягкий металлический порошок имеет плоскую форму при соотношении меньшего диаметра к толщине (меньший диаметр/толщина), составляющем от 2 до 3000.

5. Сердечник антенны по п.1, в котором термореактивная смола представляет собой по меньшей мере одну термореактивную смолу, выбранную из группы, состоящей из эпоксидной смолы, фенольной смолы, ненасыщенной полиэфирной смолы, уретановой смолы, карбамидной смолы, меламиновой смолы и кремниевой смолы.

6. Сердечник антенны по п.1, в котором накопленный модуль упругости Е' при 80°С равен от 0,1 до 20 ГПа при частоте измерений, составляющей 1,0 Гц.

7. Сердечник антенны, полученный формованием магнитно-мягкого металлического порошка с использованием смолы в качестве связующего, в котором магнитно-мягкий металлический порошок представляет собой содержащий нанокристаллы аморфный магнитно-мягкий металлический порошок, представленный общей формулой (2) и сформированный термической обработкой магнитно-мягкого металлического порошка, при этом диаметр кристаллита нанокристалла составляет не более 100 нм,

в которой М' представляет собой Со и/или Ni; M представляет собой по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из Nb, Mo, Zr, W, Та, Hf, Ti, V, Cr, Mn, Y, Pd, Ru, Ga, Ge, C, P, Cu, Au, Ag, Sn и Sb; x представляет собой атомное соотношение, а каждый из a, b, c и d представляет собой атомное процентное соотношение, удовлетворяющее следующим зависимостям: 0≤x≤0,5, 0≤а≤24, 0≤b≤20, 1≤с≤30, 0≤d≤10 и 2≤a+c≤30,
и используемая в качестве связующего смола представляет собой термореактивную смолу.

8. Сердечник антенны по п.7, в котором содержащий нанокристаллы аморфный магнитно-мягкий металлический порошок представляет собой содержащий нанокристаллы аморфный магнитно-мягкий металлический порошок, полученный термической обработкой магнитно-мягкого металлического порошка в атмосфере инертного газа в интервале температур от 300 до 700°С в течение периода времени от 1 с до 10 ч.

9. Сердечник антенны по п.7, в котором магнитно-мягкий металлический порошок представляет собой магнитно-мягкий металлический порошок, подвергнутый термической обработке в атмосфере инертного газа в интервале температур от 300 до 500°С в течение периода времени от 1 с до 10 ч.

10. Сердечник антенны по п.7, в котором магнитно-мягкий металлический порошок представляет собой магнитно-мягкий металлический порошок, имеющий плоскую форму.

11. Сердечник антенны по п.10, в котором магнитно-мягкий металлический порошок имеет плоскую форму при соотношении меньшего диаметра к толщине (меньший диаметр/толщина), составляющем от 2 до 3000.

12. Сердечник антенны по п.7, в котором термореактивная смола представляет собой по меньшей мере одну термореактивную смолу, выбранную из группы, состоящей из эпоксидной смолы, фенольной смолы, ненасыщенной полиэфирной смолы, уретановой смолы, карбамидной смолы, меламиновой смолы и кремниевой смолы.

13. Сердечник антенны по п.7, в котором накопленный модуль упругости Е' при 80°С равен от 0,1 до 20 ГПа при частоте измерений, составляющей 1,0 Гц.

14. Антенна, сформированная путем намотки проводника вокруг сердечника антенны по п.1 или 7.

15. Антенна по п.14, причем антенна представляет собой антенну для передачи, приема или передачи/приема электрической волны в низкочастотном диапазоне, составляющем от 10 кГц до 20 МГц.

16. Система открывания дверей автомобиля без ключа, в которой антенну по п.15 используют в качестве передающей антенны, принимающей антенны или передающей/ принимающей антенны.

17. Система контроля давления в шинах, в которой антенну по п.15 используют в качестве передающей антенны, принимающей антенны или передающей/принимающей антенны.

18. Электроволновые часы, в которых антенну по п.15 используют в качестве принимающей антенны.

19. Радиочастотная система идентификации, в которой антенну по п.15 используют в качестве передающей антенны, принимающей антенны или передающей/принимающей антенны.

20. Электронная система наблюдения за предметами, в которой антенну по п.15 используют в качестве передающей антенны, принимающей антенны или передающей/принимающей антенны.